摘  要： 探討了一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的自動測試框架D-Arch的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)使用開放源碼的自動測試工具Selenium，具有模塊化、可重用、測試與開發(fā)松耦合，可滿足不同測試需求的特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞： 自動測試框架；測試工具；模塊化

　隨著Internet的飛速發(fā)展，Web應(yīng)用程序的規(guī)模與復(fù)雜性達(dá)到了一個(gè)前所未有的高度，Web應(yīng)用的質(zhì)量也越來越受到人們的重視。但軟件的手動測試非常耗時(shí)，勞動強(qiáng)度高，并且很單調(diào)，而且還會引入一些人為的錯(cuò)誤，因此測試自動化勢在必行。通常自動化測試是指在預(yù)設(shè)條件下，利用測試自動化工具自動運(yùn)行軟件，通過實(shí)際結(jié)果與期望結(jié)果的比對，達(dá)到評估軟件質(zhì)量的目的。實(shí)現(xiàn)測試的自動化不僅能夠大大減輕測試人員的工作量，還能夠減少測試過程中人為出現(xiàn)的錯(cuò)誤。在實(shí)際應(yīng)用中，自動化測試技術(shù)衍生出了若干研究方向，例如：測試框架、測試腳本技術(shù)、測試用例自動生成以及自動化安全測試等。由于使用自動化測試工具進(jìn)行完全測試存在著各種局限性，自動化測試框架應(yīng)運(yùn)而生。但是在工作與實(shí)踐中，目前尚沒有一種通用的自動測試框架以適應(yīng)不同的測試需求。為了適應(yīng)科研與工作的需求，開發(fā)設(shè)計(jì)了一種通用的基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的自動測試框架，命名為D-Arch。
　框架是整個(gè)或部分系統(tǒng)的可重用設(shè)計(jì)，表現(xiàn)為一組抽象構(gòu)件及構(gòu)件實(shí)例間交互的方法；另一種定義認(rèn)為，框架是可被應(yīng)用開發(fā)者定制的應(yīng)用骨架。前者是從應(yīng)用方面而后者是從目的方面給出的定義。從框架的定義可以了解，框架可以是被重用的基礎(chǔ)平臺，也可以類似于組織架構(gòu)。
　所謂自動化測試框架，即是應(yīng)用于自動化測試所用的框架。按照框架的定義，自動化測試框架要么是提供可重用的基礎(chǔ)自動化測試模塊，如selenium、watir等，它們主要提供最基礎(chǔ)的自動化測試功能，比如打開一個(gè)程序，模擬鼠標(biāo)和鍵盤來點(diǎn)擊或操作被測試對象，最后驗(yàn)證被測對象的屬性以判斷程序的正確性；要么是可以提供自動化測試執(zhí)行和管理功能的架構(gòu)模塊，如robot，STAF等，它們本身不提供基礎(chǔ)的自動化測試支持，只是用于組織、管理和執(zhí)行那些獨(dú)立的自動化測試用例，測試完成后統(tǒng)計(jì)測試結(jié)果，通常這類框架一般都會集成一個(gè)基礎(chǔ)自動化測試模塊，如robot框架就可以集成selenium框架。
1 自動化測試框架的類型
　目前普遍存在的框架有以下幾種：
?。?）數(shù)據(jù)驅(qū)動框架：當(dāng)測試對象流程和應(yīng)用邏輯固定不變時(shí)，可以采用數(shù)據(jù)驅(qū)動框架。此時(shí)，測試使用的輸入數(shù)據(jù)來自外部數(shù)據(jù)源（例如數(shù)據(jù)庫、Excel表、XML、cvs文件等）[1]，這些數(shù)據(jù)通過代碼腳本裝載到測試系統(tǒng)中，從而驅(qū)動系統(tǒng)運(yùn)行。最后，測試產(chǎn)生的數(shù)據(jù)也將保存到外部數(shù)據(jù)中，通過輸入輸出數(shù)據(jù)的比對，完成系統(tǒng)的測試。
　（2）關(guān)鍵字驅(qū)動框架：又叫表驅(qū)動，這種框架需要表和關(guān)鍵字[2]。表和關(guān)鍵字獨(dú)立于被測系統(tǒng)，被測系統(tǒng)的每個(gè)功能和每個(gè)測試的具體執(zhí)行步驟被放入表中，利用表中的關(guān)鍵字驅(qū)動被測系統(tǒng)運(yùn)行。
?。?）混合型的框架：這種測試框架同時(shí)具有數(shù)據(jù)驅(qū)動型和關(guān)鍵字驅(qū)動型框架的優(yōu)點(diǎn)。常常是由單一框架在不斷應(yīng)用發(fā)展中演化而來的。
2 D-Arch框架
　D-Arch是為解決開發(fā)與測試之間緊密耦合問題而產(chǎn)生的測試框架。系統(tǒng)通過建立測試與開發(fā)人員共同定義和遵循的軟件元數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)——元數(shù)據(jù)映射表，在測試與開發(fā)之間建立了松耦合關(guān)系。不論是測試人員修改測試腳本或數(shù)據(jù)，還是開發(fā)人員修改軟件，只需要更改元數(shù)據(jù)映射表，測試與開發(fā)人員的現(xiàn)有工作不受影響，可以同步進(jìn)行。這樣，大大減少了編寫和調(diào)試測試腳本的工作量，更好地實(shí)現(xiàn)自動化測試。
　D-Arch框架初始運(yùn)行時(shí)，從某個(gè)數(shù)據(jù)源（例如ODBC數(shù)據(jù)庫、Excel文件、csv文件、XML文件等）讀取輸入測試數(shù)據(jù)。輸入數(shù)據(jù)通過變量傳入事先錄制好的或手工編寫的測試腳本中，經(jīng)過被測系統(tǒng)的運(yùn)行，得到實(shí)際輸出數(shù)據(jù)。然后D-Arch框架通過對實(shí)際輸出數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)源中的期望輸出數(shù)據(jù)比對，從而得到最終的測試結(jié)果。在這個(gè)過程中，數(shù)據(jù)源的存取、測試狀態(tài)和其他測試信息都被編寫到測試腳本中。測試的輸入輸出數(shù)據(jù)只保存在數(shù)據(jù)源中，測試腳本驅(qū)動被測系統(tǒng)運(yùn)行，在需要輸入數(shù)據(jù)時(shí)，自動從數(shù)據(jù)源加載輸入數(shù)據(jù)。系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)束時(shí)，從數(shù)據(jù)源加載期望輸出數(shù)據(jù)與實(shí)際輸出數(shù)據(jù)比對。那么，測試腳本不包含任何測試數(shù)據(jù)，測試數(shù)據(jù)的更改獨(dú)立于測試腳本。測試腳本只是一個(gè)“驅(qū)動”，或者說是一個(gè)傳送數(shù)據(jù)的機(jī)制。
　D-Arch采用多層結(jié)構(gòu)，主要包含的層次和模塊如圖1所示。

?。?）管理平臺
　管理平臺是針對測試活動管理、執(zhí)行和報(bào)告的中央控制臺，主要用于與測試人員交互。測試人員利用此平臺輸入測試數(shù)據(jù)，控制測試進(jìn)程，獲取測試結(jié)果及報(bào)表。管理平臺主要完成以下任務(wù)：運(yùn)行控制的決策系統(tǒng)，負(fù)責(zé)建立并維護(hù)運(yùn)行隊(duì)列，控制運(yùn)行策略；管理平臺負(fù)責(zé)維護(hù)一個(gè)測試任務(wù)的隊(duì)列，利用決策系統(tǒng)控制隊(duì)列中每個(gè)測試任務(wù)的開始執(zhí)行的時(shí)間和狀態(tài)，根據(jù)一系列標(biāo)志對其進(jìn)行控制。
?。?）工具

　工具是例如字符串處理、文件處理、數(shù)據(jù)庫訪問、緩沖處理、日志記錄等程序，它們?yōu)镈-Arch框架提供基礎(chǔ)支持。工具包括所有模塊都可能用到的操作方法，其抽象了不同模塊特性，比如操作Excel表的方法、讀寫測試報(bào)告、驅(qū)動引擎等。
?。?）工作域
　工作域是測試系統(tǒng)框架的執(zhí)行端，根據(jù)管理平臺的決策系統(tǒng)，來執(zhí)行運(yùn)行隊(duì)列中的測試腳本，其中運(yùn)行控制的執(zhí)行系統(tǒng)負(fù)責(zé)分配測試腳本，并按照指定策略啟動腳本等也是工作域的功能。
?。?）數(shù)據(jù)驅(qū)動腳本
　數(shù)據(jù)驅(qū)動腳本就是那些和被測系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的腳本，其中記錄了被測系統(tǒng)的運(yùn)行流程。數(shù)據(jù)驅(qū)動腳本一般通過錄制或手工編寫得到，采用自動化工具私有的語言。D-Arch框架運(yùn)行時(shí)，利用數(shù)據(jù)源中的數(shù)據(jù)對其中的變量賦予合適的數(shù)值，作為測試數(shù)據(jù)的輸入。這些變量作為被測系統(tǒng)輸入的媒介，使腳本能通過外部的數(shù)據(jù)來驅(qū)動應(yīng)用程序。
　（5）報(bào)表
　報(bào)表功能的基本要求是通過查詢/統(tǒng)計(jì)/分析，提供用戶所需的準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)引擎本身支持報(bào)表功能，所以在報(bào)表模塊，只需要定義報(bào)表數(shù)據(jù)以及格式，測試完成后，報(bào)表將自動生成。
?。?）引擎
　D-Arch系統(tǒng)的引擎主要基于開源測試框架TestNG開發(fā)。TestNG是一個(gè)設(shè)計(jì)用來簡化廣泛的測試需求的測試框架，從單元測試（隔離測試一個(gè)類）到集成測試（測試由有多個(gè)類、多個(gè)包甚至多個(gè)外部框架組成的整個(gè)系統(tǒng)，例如運(yùn)用服務(wù)器）。相比較于JUnit，TestNG可以用于集成測試，這個(gè)特性是D-Arch選擇TestNG最重要的原因。通過TestNG，D-Arch系統(tǒng)可以非常簡單的實(shí)現(xiàn)與Selenium WebDriver、數(shù)據(jù)系統(tǒng)、報(bào)表系統(tǒng)的連接。
?。?）Selenium WebDriver
　Selenium是一個(gè)用于Web應(yīng)用程序測試的工具。Selenium測試直接運(yùn)行在瀏覽器中，就像真正的用戶在操作一樣。支持的瀏覽器包括IE、Mozilla和Firefox等[3]。D-Arch通過SeleniumWebDriver就可以直接調(diào)用瀏覽器，從而模擬出人工測試的效果。
　D-Arch系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)驅(qū)動模式的優(yōu)點(diǎn)如下：
?。?）基于測試與開發(fā)之間的松耦合關(guān)系，只要業(yè)務(wù)邏輯確定，在應(yīng)用程序開發(fā)的同時(shí)就可以同步創(chuàng)建測試腳本，而且當(dāng)業(yè)務(wù)邏輯變動時(shí)，只需要修改業(yè)務(wù)功能部分的腳本；
?。?）基于模塊化設(shè)計(jì)，最大限度地避免了重復(fù)的腳本，減少創(chuàng)建或維護(hù)腳本的成本；
　（3）測試輸入數(shù)據(jù)，實(shí)際輸出數(shù)據(jù)和期望的輸出數(shù)據(jù)與腳本分開，存放在另外的數(shù)據(jù)源中，便于測試人員修改和維護(hù)；
?。?）由于測試腳本和測試數(shù)據(jù)的分離，便于自動化測試開發(fā)人員創(chuàng)建數(shù)據(jù)驅(qū)動的測試腳本，測試員創(chuàng)建測試數(shù)據(jù)；
?。?）系統(tǒng)在測試的過程中收集實(shí)際輸出數(shù)據(jù)，與數(shù)據(jù)源中的期望輸出數(shù)據(jù)比對，并形成各種不同形式的報(bào)表，大大減少了手工結(jié)果分析的難度和工作量。
參考文獻(xiàn)
[1] 曾北濱.自動化測試框架的研究與實(shí)現(xiàn)[D].武漢：武漢大學(xué)，2004.
[2] 朱菊，王志堅(jiān)，楊雪.基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的軟件自動化測試框架[J].計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2006，16（5）：68-70.
[3] JAMES M S. System Testing of Desktop and Web Applications Information Systems Education Journal[J]. 2011，9（3）：68-82.